Phương pháp tách hỗn hợp đồng nhất và không đồng nhất
Biết các phương pháp phân tách hỗn hợp đồng nhất và không đồng nhất có thể là cần thiết trong công nghiệp, trong phòng thí nghiệm hoặc thậm chí trong nhà, để sử dụng một hoặc nhiều thành phần tạo thành hỗn hợp đó. Để có thể tách các hỗn hợp, một hoặc nhiều quá trình là cần thiết, thông qua đó có thể đưa chúng đến các thành phần ban đầu của chúng.
Các phương pháp thích hợp để tách các thành phần của hỗn hợp sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào pha mà nó được đặt (chú trọng hơn vào chi tiết này nếu hỗn hợp đồng nhất), mức độ đồng nhất mà nó sở hữu và thậm chí cả bản chất của các hợp chất mà hình thức
Trong tự nhiên có hai loại hỗn hợp có thể được hình thành giữa hai hoặc nhiều chất hóa học: đồng nhất, trong đó các thành phần được phân bố đồng đều; và các chất không đồng nhất, trong đó các thành phần của hỗn hợp không nằm trong một phân bố đồng đều, hoặc có các vùng cục bộ với các thuộc tính khác nhau.
Sự khác biệt lớn nhất giữa các hỗn hợp này là, trong khi hai mẫu của dung dịch đồng nhất sẽ bằng nhau về nồng độ thành phần của chúng, thì hai mẫu không đồng nhất sẽ không có.
Một số quy trình phức tạp - như chưng cất, đông lạnh và bay hơi phân đoạn - cho phép chúng ta sử dụng các phương tiện hiệu quả hơn các lực cơ học để đạt được sự phân tách hoàn toàn các thành phần do điểm nóng chảy, điểm sôi và các đặc tính nội tại khác của từng loài liên quan. .
Phương pháp tách hỗn hợp đồng nhất
Các phương pháp tách được sử dụng cho các hỗn hợp đồng nhất phức tạp hơn các phương pháp được sử dụng để tách các hỗn hợp không đồng nhất.
Điều này xảy ra bởi vì một ứng dụng đơn giản của lực cơ học sẽ không đủ để tách các hạt, chất lỏng hoặc khí liên kết với chất lỏng hoặc khí khác, vì vậy các đặc điểm riêng lẻ khác có thể được khai thác nên được tính đến: độ hòa tan, độ phân cực và điểm sôi và kiên cố hóa.
Chưng cất
Chưng cất là phương pháp tinh chế chất lỏng tuyệt vời, dựa trên việc tách các thành phần của hỗn hợp chất lỏng bằng cách đun sôi và ngưng tụ có chọn lọc.
Chưng cất có thể được thực hiện để đạt được sự phân tách hoàn toàn các thành phần, hoặc để đạt được sự tách biệt một phần làm tăng nồng độ của một số thành phần mong muốn.
Kỹ thuật này tận dụng sự khác biệt về độ bay hơi giữa các thành phần của hỗn hợp để đưa nhiệt độ của hệ thống đến mức sôi thấp nhất giữa các thành phần, tách thành phần đầu tiên này khỏi hỗn hợp, và cứ thế cho đến khi thu được kết quả mong muốn.
Có nhiều loại chưng cất, trong số đó là chưng cất đơn giản, phân đoạn, bằng hơi nước, chân không và các loại khác.
Điều thứ hai được thực hiện khi các hợp chất có điểm sôi rất cao, vì vậy tốt nhất là giảm áp suất của hệ thống để điểm này dễ dàng đạt được ở nhiệt độ thấp hơn.
Sắc ký
Sắc ký là một kỹ thuật được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để tách hỗn hợp. Hỗn hợp (hoặc "chất phân tích") hòa tan trong một chất lỏng gọi là "pha động", có chức năng mang nó qua một cấu trúc có tên là "pha tĩnh".
Khi các hợp chất riêng lẻ của hỗn hợp di chuyển ở các tốc độ khác nhau trong giai đoạn đứng yên này, hỗn hợp được phân tách bằng các thành phần trong quá trình này, giúp xác định tỷ lệ của từng thành phần của hỗn hợp (nếu đây là ý định) hoặc đơn giản để làm sạch chất phân tích.
Sắc ký đồ thu được được sử dụng để giải thích kết quả hoặc sự phát triển của quá trình phân tách, quan sát các mẫu được vẽ trong đó để nhận ra thành phần nào được tách ra và theo tỷ lệ nào.
Thiết bị được sử dụng cho quá trình này được gọi là sắc ký, và có các kỹ thuật trong chất khí và chất lỏng, ngụ ý rằng nó có thể được thực hiện trong các cột hoặc ở dạng phẳng.
Bốc hơi
Bay hơi là một kỹ thuật hóa hơi, xảy ra trên bề mặt chất lỏng khi nó đi vào pha khí.
Quá trình này dựa trên việc áp dụng năng lượng cho hỗn hợp chất lỏng, được đun nóng cho đến khi đạt đến điểm sôi của chất lỏng sẽ được chiết (thường là nước), sau đó có thể tách thành phần này ra khỏi hỗn hợp.
Sau khi thành phần này được giải phóng khỏi hỗn hợp, nó sẽ giảm nhiệt độ do một hiệu ứng gọi là làm mát bay hơi.
Lượng mưa
Lượng mưa nhằm mục đích hình thành chất rắn trong dung dịch; trong thực tế, khi các hạt rắn được hình thành trong dung dịch lỏng, chúng được gọi là "kết tủa".
Kết tủa có thể được thực hiện bằng cách thêm chất kết tủa vào mẫu, điều này thúc đẩy sự hình thành kết tủa ở đáy dung dịch. Tại thời điểm khác, điều này xảy ra như là một tác dụng phụ của một phản ứng hóa học giữa hai hợp chất.
Trong trường hợp chất rắn, có sự lão hóa nhiệt của các kim loại, đây là cách xử lý gây ra sự lắng đọng của các pha siêu bền trong hợp kim. Chúng đại diện cho các tạp chất làm cứng vật liệu và ngăn ngừa khuyết tật trong mạng tinh thể của nó.
Quá trình này chủ yếu được sử dụng trong sản xuất bột màu, trong việc loại bỏ muối khỏi nước, trong xử lý nước và trong một số phân tích vô cơ định tính.
Kết tinh lại
Kết tinh lại là một kỹ thuật tinh chế hóa học cho phép một thành phần không mong muốn (được hòa tan trong một lượng nhỏ) được chiết xuất từ một chất mong muốn, điển hình là dung dịch lỏng.
Kỹ thuật này bao gồm việc hòa tan hỗn hợp được đề cập trong dung môi, tạo ra dung dịch bão hòa. Dung dịch này được làm mát, sau đó độ hòa tan của các hợp chất trong dung dịch sẽ giảm.
Cuối cùng, hợp chất mong muốn sẽ tạo thành các tinh thể rắn, để lại các tạp chất trong dung dịch và có thể được chiết xuất để sử dụng trong tương lai.
Độ tinh khiết của kết tủa tinh thể có thể được tăng lên bằng cách cho chất này qua quá trình lặp đi lặp lại, loại bỏ ngày càng nhiều tạp chất và tăng nồng độ của các tinh thể của hợp chất mong muốn.
Phương pháp tách hỗn hợp không đồng nhất
Sấy
Quá trình này bao gồm việc chuyển khối lượng để loại bỏ nước hoặc dung môi khác từ chất rắn hoặc chất lỏng, và thể hiện một quy trình chung trong ngành trước khi lưu trữ sản phẩm để vận chuyển hoặc bán.
Nó xảy ra chủ yếu với việc sử dụng nguồn nhiệt và luồng không khí hoặc chuyển động của chất rắn ướt để tách chất lỏng ra khỏi nó một cách hiệu quả.
Có một số phương pháp để sấy khô, trong số đó là:
- Sấy khô bằng cách tiếp xúc gián tiếp, được thực hiện, ví dụ, thông qua các bức tường nóng.
- Sấy khô trực tiếp, bằng không khí và đối lưu.
- Sấy điện môi, sử dụng tần số vô tuyến hoặc vi sóng.
- Làm đông khô, làm cho dung môi được thăng hoa từ pha rắn đông lạnh.
- Sấy siêu tới hạn, sử dụng hơi quá nhiệt để đun sôi nước trong môi trường.
Việc sấy khô không chỉ được thực hiện bằng cách sử dụng nhiệt, vì nó cũng có thể xảy ra bởi các luồng khí nóng hoặc tự nhiên bằng cách chuyển khối.
Ví dụ cuối cùng này giải thích tại sao các vật thể ẩm ướt khô dưới ánh mặt trời mà không cần phải mang chúng đến nhiệt độ sôi của nước.
Khai thác
Chiết xuất là một quá trình bao gồm việc tách một chất từ pha nhất định sang pha khác, có thể thuộc loại rắn-rắn hoặc lỏng-lỏng.
Nó dựa trên đặc tính của khả năng trộn lẫn và / hoặc độ hòa tan tương đối, sử dụng ba chất được tạo ra để tương tác trong quá trình: chất tan, môi trường mà chất tan được tìm thấy (thường là nước) và dung môi hữu cơ.
Để thực hiện loại chiết phổ biến nhất, đó là chiết chất lỏng - lỏng, bạn có một dung dịch nước mong muốn được tách ra, trong đó dung môi hữu cơ được sử dụng để bẫy hợp chất hòa tan trong nước và nó thu giữ, hòa tan nó trong chất mới này và để nước nghèo tan vào cuối quá trình.
Trong trường hợp chiết rắn-rắn, điều này thường được thực hiện dựa trên độ phân cực của chất phân tích, bằng cách cho một dung môi phân cực thu được chất tan cực nhất và loại bỏ nó khỏi hỗn hợp không phân cực, tách hiệu quả hỗn hợp.
Lọc
Thể hiện một quá trình đơn giản tách chất rắn khỏi chất lỏng hoặc chất khí. Lọc là một tập hợp các hoạt động cơ học, vật lý hoặc sinh học có thêm môi trường lọc giữa chất rắn và chất lỏng.
Điều này cho phép tạo ra một không gian mà chỉ có chất lỏng mới có thể đi qua (mà bây giờ sẽ được gọi là lọc), trong khi chất rắn sẽ bị giữ lại trong môi trường để sử dụng hoặc loại bỏ, theo những gì các nhà phân tích mong muốn.
Lọc là một hoạt động vật lý và có thể được sử dụng theo vô số cách: bộ lọc bề mặt được sử dụng, đó là màn hình rắn bẫy các hạt rắn có hoặc không có sự trợ giúp của giấy lọc; hoặc một bộ lọc độ sâu, là một lớp vật liệu dạng hạt giữ lại các hạt trong khi chất lỏng hoặc khí đi qua nó.
Ưu điểm của bộ lọc bề mặt là cho phép thu gom chất thải rắn nguyên vẹn, nhưng bộ lọc độ sâu ít bị tắc nghẽn do diện tích bề mặt lớn hơn nơi chất thải được thu giữ.
